نجح فريق من المهندسين الكيميائيين في تطوير خلاط نفاث حديث لإنتاج الكتلة الحيوية من الطحالب عن طريق استخلاص الدهون من النباتات المليئة بالمياه، مع استخدام طاقة أقل مقارنة بطرق الاستخلاص الحالية.
[ترجمة د.نحماني موشيه]
ظل الخبراء في مجال الوقود الحيوي يبحثون منذ فترة طويلة عن طريقة أكثر اقتصادا لتحويل الطحالب إلى زيت حيوي، وذلك بهدف تشغيل السيارات والسفن وحتى الطائرات النفاثة. يعتقد باحثون من جامعة يوتا أنهم وجدوا حلاً. لقد نجحوا في تطوير طريقة سريعة للغاية وفعالة من حيث التكلفة لتحويل الطحالب إلى وقود حيوي بكميات كبيرة باستخدام خلاط نفاث مخصص.
يتم تخزين الدهون (الدهون) داخل الكائنات الحية الدقيقة التي تعيش في البرك والبحيرات والجداول، وهي جزيئات من الأحماض الدهنية التي تشكل الزيت الذي يمكن استخلاصه واستخدامه في تشغيل محركات البنزين. عندما يتم استخلاص هذه الدهون، يُسمى المنتج الناتج بالزيت الحيوي الخام. تعمل هذه الطريقة على تحويل الكائنات الحية، مثل الطحالب الدقيقة، إلى شكل مهم من أشكال الكتلة الحيوية، وهي مادة عضوية يمكن استخدامها كمصدر مستدام للوقود.
توجد هذه الدهون أيضًا في مجموعة متنوعة من الكائنات الحية الأخرى وحيدة الخلية مثل الخميرة المستخدمة في صنع الجبن. ومع ذلك، فإن المشكلة المرتبطة باستخدام الطحالب لإنتاج الكتلة الحيوية كانت دائمًا هي كمية الطاقة المستهلكة لاستخراج الدهون من النباتات المليئة بالمواد القابلة للذوبان في الماء. في بعض الطرق، يتم استهلاك طاقة أكبر في تحويل الطحالب إلى زيت حيوي مقارنة بكمية الطاقة المنبعثة من العملية. نجح باحثون من جامعة يوتا في تطوير طريقة جديدة وفعالة من حيث التكلفة تسمح باستخلاص الدهون بسرعة باستخدام خلاط نفاث مخصص، وهي طريقة تستهلك طاقة أقل بكثير مقارنة بطرق الاستخلاص الحالية، وهو اكتشاف رئيسي يعزز التحول. من هذا النوع من الطاقة إلى بديل مستدام واقتصادي للوقود. الخلاط المبتكر قادر على التخلص من الدهون في ثواني. وقد تم نشر نتائج البحث منذ فترة طويلة في المجلة العلمية لعلوم الهندسة الكيميائية. يقول الباحث الرئيسي: "إن العامل الأكثر أهمية في هذا المجال هو تقليل كمية الطاقة المستهلكة أثناء عملية الاستخراج". "لقد تمكنا من إزالة عائق تطوير كبير أمام إنتاج الوقود الحيوي من الطحالب بطريقة أكثر كفاءة وتطوراً."
اليوم، من أجل استنفاد الدهون عالية الزيت داخل الطحالب، يتعين على العلماء إزالة الماء من الطحالب، في الخطوة الأولى، مع الحصول على خليط أو مسحوق مجفف من الكتلة الحيوية. هذه هي المرحلة التي تحتاج إلى أكبر قدر من الطاقة في هذه العملية. في الخطوة التالية، يتم إذابة هذا المنتج في مذيب قادر على فصل الدهون عن الكتلة الحيوية. ما يتبقى في هذه المرحلة هو مادة أولية، وهي النفط الحيوي الخام، والذي يستخدم بعد ذلك لإنتاج الوقود الحيوي القائم على الطحالب. وفي الخطوة التالية، يتم خلط هذا الزيت بالديزل لدفع الشاحنات والجرارات وغيرها من المعدات الميكانيكية الكبيرة التي تعمل بالديزل. ومع ذلك، وفي ضوء حقيقة أن هذه العملية تستهلك الكثير من الطاقة لإزالة المياه من النباتات في المرحلة الأولى من العملية، فإن تحويل الطحالب إلى وقود حيوي، حتى اليوم، لم يكن في الواقع طريقة عملية أو فعالة أو اقتصادية. "لقد تم بذل جهود بحثية واسعة النطاق من أجل تطوير مجال إنتاج الوقود الحيوي من الطحالب، ولكن حتى الآن لم يتم التوصل إلى نقطة توازن اقتصادي بين التكلفة والفائدة من طريقة الاستخراج هذه، بحيث تكون عملية تجاريًا أيضًا. يقول أحد الباحثين من جامعة يوتا: "إن بحثنا قد يغير المعادلة ويعيد مجال إنتاج الوقود الحيوي من الطحالب إلى اللعبة الاقتصادية".
قام فريق البحث بتطوير جهاز استخلاص وتحريك مبتكر يقوم خلاله ماجوف بإصدار نفاثات من المذيب باتجاه نفاثات الطحالب، بينما يقوم بتكوين دوامات محلية "تتخطى" فيها الدهون مسافة قصيرة من الطحالب إلى تيار المذيب. وفي الخطوة التالية، تتم إزالة المذيب وإعادة تدويره لإعادة استخدامه في نفس العملية. ويشير الباحث الرئيسي إلى أن "نظامنا يتأكد من أنك لن تضطر إلى إهدار كمية كبيرة من الطاقة لتجفيف الطحالب، كما أن تقنيتنا أسرع بكثير من التقنيات الحالية". ويمكن تطبيق هذه التكنولوجيا خارج نطاق الطحالب، بما في ذلك داخل مجموعة متنوعة من الكائنات الحية الدقيقة مثل البكتيريا والفطريات أو أي مصدر حيواني/نباتي آخر يحتوي على الدهون.
وفي عام 2017، جاء حوالي خمسة بالمائة من إجمالي استهلاك الطاقة في الولايات المتحدة من الكتلة الحيوية، وفقًا لوزارة الطاقة الأمريكية. وتشمل الأشكال الأخرى للكتلة الحيوية حرق الأخشاب لإنتاج الكهرباء، والإيثانول الذي يتم الحصول عليه من محاصيل الذرة وقصب السكر، بالإضافة إلى بقايا الطعام والحدائق التي ينتهي بها الأمر في القمامة ثم يتم تحويلها إلى غاز حيوي. وتكمن فائدة استخدام الطحالب في إمكانية زراعتها في البرك أو قنوات المياه أو في محميات حيوية مخصصة، وفي الخطوة التالية استخدامها لإنتاج الوقود. كما يمكن أن يكون لنمو الطحالب بكميات كبيرة تأثير إيجابي على بيئتنا من خلال تقليل كمية ثاني أكسيد الكربون المنبعثة في الهواء من حولنا. يقول الباحث الرئيسي: "إن التقنيات الرائدة التي نعمل على تطويرها يمكن أن تؤدي إلى ثورة في تطوير الوقود الحيوي المعتمد على الطحالب وغيرها من الكائنات وحيدة الخلية".
تعليقات 3
إنه سريع وجيد
ليست طاقة متجددة
لن يساعدهم شيء مهما اخترعوا حتى يستخرجوا آخر قطرة زيت من الأرض - كل الاختراعات والتقنيات البديلة لن ترفع رؤوسهم.